Die Zelle - Feinbau einer Zelle

Corinna Brusch Feinbau der Zelle

Feinbau der Zelle vom Zellt yp Eucyte

Kompartimente: abgegrenzte Reaktionsräume 1.Zellmembran

a) Funktionen:-Aufbau elektrischer Potentiale

-Erkennen von Nachbarzellen und fremden Stoffen
-Informationsaufnahme in die Zelle, Auslösung von Signalketten
-Einbau von Enzymen und anderen Proteinen in die Membran zum geordneten Ablauf von Reaktionsketten
-Regelung des Stoffaustausches zw. Zellen und ihrer Umgebung; und zwischen Organellen und Grundplasma
-Abgrenzung von Zellen und Zellräumen

b) Bau: -Doppelschicht von Lipiden (fettartige Stoffe)

- darin sind Proteine eingelagert
-Gehalt von Lipiden und Proteinen schwankend (Anteil zw. 30 und 70%)
-7-10 nm breit
- nur mit Elektronenmikroskop sichtbar
- Lipidschicht ist zähflüssig, Proteine schwimmen darin wie „Eisberge im Wasser“
-durch hohe Oberflächenspannung des Wassers ist Membran stabil

Stofftransport

Passiver Stofftransport:

Unter Mitwirkung spezifischer Membranproteine könne Ionen und hydrophile, organische Moleküle durch die Membran diffundieren.

- nur in Richtung niedriger Stoffkonzentration also in die Zelle hinein
- Kein Energieaufwand dazu nötig
- es gibt einfache Diffusion (erfolgt wie normale Diffusion) und erleichterte Diffusion(die erfolgt durch Carriers oder Kanalprotein)
-erfolgt durch Trägerproteine (Carrier) oder Proteinkanäle: Sie nehmen das zu übertragene Molekül auf und geben es auf der anderen Seite wieder ab.
- Jedes Carrier vermittelt den Durchtritt eines bestimmten Molekültyps öffnen sich auf Signal z.B. Spannungsänderung der Membran

Ionenkanäle:

-Typ der Ionenkanäle hat wichtige Rolle bei elektrischen Vorgängen an Nerven- und Sinneszellen

Aktiver Stofftransport:

- dazu ist Energieaufwand nötig (ATP)
- Kann auch entgegengesetzt dem Konzentrationsgefälle verlaufen
-erfolgt durch Carriers und Proteinkanäle, auch Protonenpumpen zum Transport von anorganischen Ionen
-durch Proteinkanaäle ist Stofftransport schneller als durch Carriers

Diffusion: -wechselseitige Durchdringung zweier aneinander grenzender Flüssigkeiten oder Gase auf Grund der Bewegungsenergie ihrer Teilchen

-erfolgt entlang des Konzentrationsgefälles und führt zu Konzentrationsausgleich
-Geschwindigkeit der Diffusion ist abhängig von: Konzentrationsgefälle, Temperatur und Teilchenart

Osmose: -Diffusion durch eine halbdurchlässige(semipermeable) Membran

-halbdurchlässige Membranen lassen H²O-Moleküle und eine Reihe von gelösten Substanzen (z.B. Salze) passieren, andere Teilchen aufgrund ihrer Größe nicht

-Wassermoleküle diffundieren vom Ort der höheren Wassermolekülkonzentration zur niedrigeren Wassermolekülkonzentration (z.B. Wasseraufnahme aus Boden in Wurzelhaare)
-Intensität der Osmose ( = Osmotischer Druck) hängt ab vom Konzentrationsgefälle

Die Zelle ist ein osmotisches System, das in folge der Saugspannung Wasser aufnehmen kann.

-Höhe der Zellsaugkraft hängt vom osmotischem Druck des Zellinhaltes ab und von dem der Wasseraufnahme entgegengerichtetem Turgordruck
-osmotischer Druck ist um so stärker je größer Konzentrationsunterschied zwischen Zellsaft und dem Außenmedium ist
-Turgor (Zellinnendruck) = Druck, den das Zellsaftvolumen auf Zellwand ausübt, wird durch Wasserauf- und Abnahme beeinflusst
-Turgor ist Stützeinrichtung für die Zelle

Plasmolyse:

Plasmolyse ist das Abheben des Protoplasten von der Zellwand infolge osmotischen Wasseraustritts aus der Vakuole, wenn sich die Zelle in hypertonischer Umgebung befindet (=Konzentration der H²O-Moleküle in der Zelle höher als in Umgebung der Zelle) und wird aufgehoben wenn die Zelle in hypotonische Umgebung gelangt. Der Turgor nimmt dabei ab!

Bsp: Salat und Dressing

Deplasmolyse:

Salat wir labberig , weil Wasserentzug durch Salz

-Vergrößerung von Vakuole durch Wasseraufnahme in Folge hypotonische Lösung außerhalb der zelle
-Der Turgor steigt an!

Plasmolyse und Deplasmolyse:

Legt man Pflanzenzellen in konzentrierte Salzlösung so löst sich das Plasmalemma von der Zellwand durch Wasseraustritt. Das Plasma mit schrumpfender Vakuole hat sich zusammengezogen.

Ersetzt man die Salzlösung durch wasser, so dehnen sich Vakuole und Plasma wieder aus und legen sich an die Zellwand an.(osmotische H²O Aufnahme)

a) hypertonisch - stark konzentriert b)isotonisch - gleichkonzentriert

c) hypotonisch -unterkonzentriert

2. Zellwand

a) Bau: - Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände ist Cellulose

- nach Zellteilung zunächst nur Primordialwand = Mittellamelle
- zu beiden Seiten Anlagerungen von Cellulose
- auch in Zellwand enthalten: Lignin, Pektin, Suberin

Organellen mit Doppelmembranen

1.Plastide

Dazu gehören Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten. 1.1.Chloroplasten:

a) Bau: Sie bestehen aus: Matrix, Granum, Doppelmembran, Ribosomen, Lipidtropfen, DNA, Stärkekorn und Thylakoiden

Bestandteile:

-in Tylakoiden, also im Granum (Stapel von Thylakoiden) , befindet sich das

Chlorophyll

darin läuft Lichtreaktion der Photosynthese ab

-Matrix ist G rundsubstanz des Chloroplasten darin läuft Dunkelreaktion der Photosynthese ab
- Lipidtropfen/ Stärkekörner (Reservestoffe)
-Ribosomen (Eiweißsynthese)
-DNA (Träger der Erbanlagen)
-Doppelmembran (akt./pass.Stofftransport)

b) Funktion: Photosynthese 2.Mitochondrien:

a) Bau: -Doppelmembran

-ca. 10nm groß
-eigene DNA, eigene Ribosomen, eigene Matrix
-innere Membran ist gefaltet (=Christae)
-linsenförmig
-nur im Elektronenmikroskop zu sehen
-Bestandteile: Doppelmembran ( akt./pass.Stofftransport) Matrix (Citronensäurezyklus)

Christae (Vergrößerung der Fläche, ATP Bildung in Elementarpartikeln, die innen an Christae sitzen ) Ribosomen (Eiweißsynthese)

DNA (Träger der Erbsubstanz)

b) Funktion: -Atmung (biologische Oxidation)

-sind Kraftwerke der Zellen

3.Zellkern:

a) Bau: -Doppelmembran

-Kernhülle wird von ER gebildet
-Kernporen ermöglichen Durchtritt von Makromolekülen
-Kernplasma im Inneren
-ist das größte Organell der Zelle
-Kernkörperchen (Nucleoli) bestehen aus besonders viel RNA
-im Kern sind Cytoskelettstrukturen vorhanden, an diesem Cytoskelett sind Chromosomen „aufgehängt“
-im Kernplasma: Chromatinfäden

bilden Chromosomen

b) Funktion:

Chromatinfäden sind Makromolek üle, die ziehen sich zusammen Chromosomen werden sichtbar , in Chromatinfäden befindet sich DNA

-Träger der Erbanlagen
-steuert Vorgänge des Stoffwechsels , des Wachstums und der Entwicklung

Organellen mit einfacher Membran

Dazu gehören ER, Dictyosomen, Lysosomen, Microbodies, Vakuolen. 1.Endoplasmatisches Retikulum:

a) Bau: Das ER ist ein Membransystem in Form von flächigen Hohlräumen, Röhren oder Bläschen. Es grenzt bestimmte Bereiche vom Zellplasma ab (Zisternen).

-Kernhülle ist Teil des ER, Verbindung zw. Äußerer Kernmembran und ER
-meist weite Bereiche des ER mit Ribosomen besetzt
-Ribosomenreicher Abschnitt des ER

raues ER

-Ribosomenfreier Abschnitt des ER

glattes ER

b) Funktionen: -Eiweißsynthese an Ribosomen des ER

-Transportfunktion

Exozytose :Dictyosomen schnüren GOLGI-Vesikel ab,

diese wandern zur Z elloberfläche. Der Inhalt wird dort nach außen gegeben. Auf diese Weise werden Stoffe von einer zur anderen Seite gebracht. So wirde Bläscheninhalt einfach durch die Zelle geschleust. Die Transportvorgänge erfolgen in „coatetd vesicles“ , sie lösen sich nach Entleerung von der Membran und werden für erneuten Transport wieder verwendet.Dabei werden also Lösungen oder Partikel in die Zelle gebracht oder hinaustransportiert.Die eingeschlossenen Stoffe passieren dabei die Vesikelmembran nicht, sie bleiben auch innerhalb der Zelle im nichtplasmatischen Raum.

-polare Lipide werden in ER aufgebaut
-Enyume an Oberfläche der ER-Membranen katalysieren Stoffwechselreaktionen
-Stoffumwandlungen z.B. Entgiftung von Arztneimitteln an Er von Leberzellen 2.Dicyosomen:

Dictyosomen sind Stapel flacher, membranumgrenzter, nicht plasmatischer Räume.

a) Bau: -sind nicht-plasmatisch (=Wasserreicher, Protein-ärmer)

-Gesamtheit aller Dicyosomen heißt GOLGI-Apparat

b) Funktion: -Transport von Stoffen, werden Transportiert in GOLGI-Vesikeln (bei Pflanzen werden in Dicyosomen auch Bestandteile der Zellwand hergestellt.)

-wenn die abgeschnürten Bläschen sich in Membran einlagern, wächst die

Membran (

siehe Arbeitsblatt)

3.Lysosomen:

a) Bau : -enthalten Enzyme

Verdauung

-größer als Ribosomen
-rundlich
-werden von GOLGI-Apparat gebildet

b) Funktion: -Verdauungsorgan der Zelle: wenn Zelle abstirbt platzt Membran der Lysosomen auf und Inhalt (Enzyme) bauen Zellstrukturen ab = Selbstauflösung oder Autolyse

4.Microbodies:

Funktion: Hier laufen bestimmte Stoffwechselreaktionen ab: Abbau von Wasserstoffperoxid durch das Enzym Katalase

5.Vakuolen:

Bau: -Begrenzung der Vakuole heißt Tonoplast

-innen: nichtplasmatischer Raum (Wasserreich, Proteinarm)
-Inhalt: Zellsaft, darin gelöst Zucker, Säuren und Farbstoffe

Zellorganellen ohne Membran

1.Ribosomen:

a) Bau: -bauen sich aus Molekülbausteinen zusammen,

2 Untereinheiten: großer Teil und kleiner Teil, setzen sich zusammen und sind dann funktionsfähig

-15-30nm groß
-auch in Form von Polysomen = aufgereihte Ribosomen
-sitzen am ER, sind frei oder perlenschnurartig angelegt

b) Funktion: -Eiweißsynthese (Proteinbiosynthese) 2.Cytoskelett:

a) Bau: Netzwerk von fädigen und röhrenförmigen Proteinstrukturen

2.1. Microtubuli Æ25nm

- sind Bauelemente von Centriolen und Kernspindeln (Centriolen sind Röhren)
- Geißeln und Wimpern bestehen aus Microtubuli 2.2.Microfilamente Æ6-7nm
- sind Aktifilamente und bilden die Muskeln 2.3.Intermediäre Filamente Æ10nm
-bilden Keratin

b) Funktion: -Formgebung bei tierischen Zellen

-Plasmabewegung Bsp: Amöbe und weiße Blutkörperchen
-zuständig für Muskelbewegungen
-Centriol und Kernspindel sind nötig für Zellteilung (Mitose) 3.Cytoplasma (Zellplasma):
-Grundsubstanz der Zelle, darin befinden sich Zellorganellen
-Protoplasma ist der gesamte lebende Zellinhalt
-Cytoplasma ist begrenzt von Zellmembran
-feinkörnig, durchsichtig, zäh- oder dünnflüssig
-besteht größtenteils aus Wasser, Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten und bestimmten anorganischen Ionen
-Solzustand = Plasma dünnflüssiger
-Gelzustand = Plasma zähflüssiger
-Wasser im Plasma dient der Aufrechterhaltung des Zellinnendrucks (=Turgor) und als Lösungsmittel